Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ В СОВЕРШЕІІСТВОВАІШИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ 13
1.1. Современное состояние проблемы использования компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в вузе 13
1.2, Дидактические основы создания компьютерных средств обучения и их применения в учебно-педагогической деятельности вуза 25
1.3. Модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в вузе по математическим дисциплинам 71
Ы. Выводы по главе 1 78
ГЛАВА 2. ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА ПО РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕПТОВ-МАТЕМАТИКОЯ 80
2.1. Экспериментальная программа 80
2.2. Педагогические условия реализации экспериментальной программы 9]
2.3. Результаты опытно-экспериментальной работы 136
2.4. Эффективность и практическая значимость реализованного комплекса компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов по математическим дисциплинам 151
2.5. Выводы по главе 2 155
Заключение 157
Библиографический список 160
Приложение. Акты внедрения 175
- Современное состояние проблемы использования компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в вузе
- Педагогические условия реализации экспериментальной программы
- Эффективность и практическая значимость реализованного комплекса компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов по математическим дисциплинам
Введение к работе
Современный этап развития профессионального образования характеризуется качественными изменениями его содержания и структуры, внедрением в учебный процесс новых педагогических технологий. При этом важная роль в реформировании образования отводится развивающемуся процессу информатизации, который позволяет широко использовать компьютерные технологии.
Важное значение придается информационным технологиям для достижения нового качества профессионального образования в «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года», одобренной Правительством РФ. В ней отмечаются такие напраатения модернизации, как информатизация и оптимизация методов обучения, активное использование технологий открытого образования, углубление в высшей школе интеграционных и междисциплинарных программ, В приказе Министерства образования и науки РФ от 3 декабря 2001г. «О единой организации и координации работ в области информатизации образования в России» выделяются основные направления реализации содержания обучения на базе компьютерных технологий. Требования к подготовке будущего специалиста закреплены в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования.
Внедрение новых информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в профессиональное образование приводит к существенной перестройке учебного процесса и, как следствие, к необходимости разработки соответствующего методического обеспечения при использовании компьютерных средств обучения.
Для совершенствования учебного процесса необходим комплексный подход к вопросу образования с применением новейших технических средств обучения и информационных технологий. При этом возникает проблема их проектирования, создания и использования, а также оценки их педагогической эффективности. Сложность программных продуктов непрерывно растет, а
особенности их практической реализации требуют учета все большего количества факторов.
Теоретические и экспериментальные исследования отечественных и зарубежных авторов по вопросам реализации методов и средств ИКТ в учебном процессе свидетельствуют о том, что принципиальное решение задачи совершенствования профессиональной подготовки студентов существенно опирается на возможности современных информационных технологий, а также на дидактические и методические принципы их применения в образовательном процессе. Проблемы обучения с использованием средств ИКТ рассмотрены в трудах известных специалистов А.А. Андреева, Ю.Н. Афанасьева, А.М. Бурлакова, ДА. Богдановой, Ю.С Брановского, ЯЛ. Ваграменко, Ж Л. Зайцевой, МЛ. Карпенко, Ю.К.Кузнецова, С.Л. Лобачевап В Л. Меркулова, ВЛ. Овсянникова, И.В. Роберт, Ю.Б. Рубина, В.А. Садовничего, В А Самойлова, В Л. Тихомирова, А.Н. Тихонова, А.А. Федосеева, А.В. Хорошилова и др.
Многочисленные исследования СИ. Архангельского, B.IL Беспалько, Б.С. Гершунского, Т.В. Габай, СИ. Илюшина, Т.А. Ильиной, Г.М. Клеймана, И.Г. Кодряну, А.А. Кузнецова, ИЛ. Лернера, ИЛ. Мархель, Е.И. Машбиц, ГХ Селевко, Н.Ф, Талызина, А.С Фаткулина, Ю.М. Цевенкова и других ученых в этой области посвящены изучению различных дидактических аспектов применения информационно-коммуникационных технологий в профессиональном образовании и их влияния на эффективность учебного процесса»
Психолого-педагогические основы обеспечения качества образования с использованием современных информационных технологий изложены в работах А.Г. Асмолова, ВЛ, Беспалько, ТОМ. Горвица, К.К. Колина, В.В. Лаптева, МЛ. Лапчика, ЕЛ. Машбица, А.Б. Орлова, ЕЛ. Пасхина, В.А. Сластенина, В.Л. Ускова, Н.П Ярошенко и др.
Вопросам применения компьютерных технологий в преподавании математических дисциплин посвящены публикации P.M. Асланова, Г.Д. Глейзера, А.В. Ефремова, В Л. Келбакиани, М-Р. Куваева, Л-Д, Кудрявцева, Г.Г. Левитас, М. Нушонова, К.А. Рыбникова, ГЛ. Саранцева, В Л. Садовничего,
А.А.Столярова, JLM Фридмана, Б.П Эрдниева и других ученых. Анализ этих исследований позволяет сделать вывод о том, что проблемы педагогического обеспечения процесса применения информационных технологий в математическом образовании разработаны недостаточно. Между тем применение технологий обучения с использованием компьютерных средств в настоящее время является одним из направлений повышения эффективности профессиональной подготовки студентов. Педагогически обоснованное и целенаправленное внедрение компьютеров в процесс обучения открывает такие возможности, которые недостижимы для других традиционных методов преподавания.
Практическое применение находят специализированные компьютерные средства обучения, разработанные для использования в конкретных предметных областях - математике, физике, химии и т.д. Анализ психолого-педагогической и методической литературы, посвященной вопросам теории и практики обучения математике, и в частности численным методам оптимизации в вузе, показал, что педагогический эффект использования компьютерных средств обучения в учебном процессе напрямую зависит от качества его обеспечения. Большинство компьютерных обучающих программ неэффективны, так как при их создании не в полной мере были учтены дидакгические и пси хол ого-педагогические аспекты их внедрения в образовательный процесс. Вместе с тем нельзя забывать и об основных задачах процесса обучения - развитии умственных способностей студентов, расширении их кругозора и глубоких теоретических знаний, выработки умения применять эти знания на практике, овладении навыков самостоятельной работы.
Исходя из вышеизложенного для диссертационного исследования выбрана проблема совершенствования педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ для изучения математики в вузе. Из всех математических курсов для студентов выбрана дисциплина «Методы оптимизации». Такой выбор объясняется не только соответствующей специализацией автора исследования, но и рядом объективных обстоятельств. Численные методы оптимизации сегодня применяются во всех областях жизнедеятельности человека и являются не только
вычислительным математическим аппаратом, важнейшим методом познания и решения практических задач, но и эффективным инструментом исследований. Необходимость компьютерной технологии обучения методам оптимизации вызвана, прежде всего, трудоемкостью вычислений при выполнении даже небольших учебных заданий, а также необходимостью контроля знаний и индивидуализации процесса обучения, Использование компьютера как инструмента учебной деятельности дает возможность переосмыслить организационные подходы к изучению многих вопросов численных методов, усилить экспериментальную и исследовательскую деятельность студентов. В связи с этим актуальность данного диссертационного исследования определяется, с одной стороны, качественными изменениями, происходящими в системе высшего образования, а с другой - востребованностью разработки педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ по .математическим дисциплинам для их эффективного внедрения в учебный процесс вуза.
Цель диссертационного исследования - выявление, теоретическое обоснование и экспериментальная проверка педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков; проектирование и внедрение в учебный процесс комплекса компьютерных обучающих проірамм по математическим дисциплинам.
Объектом исследования является вузовский учебный процесс по изучению математики с использованием компьютерных средств обучения.
Предметом исследования являются педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам и требования к их разработке.
Гипотеза исследования состоит в том, что использование компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам, реализованных с учетом педагогических условий в учебном процессе вуза, усиливает математическую и информационную подготовку, способствует развитию мыслительной деятельности, общих интеллектуальных умений и творческих способностей
студентов, ориентирует их на познавательное самообразование и готовит к использованию компьютерных технологий в профессиональной деятельности. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ современного состояния проблемы использования компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в высших учебных заведениях;
выявить и теоретически обосновать педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам;
создать модель педагогического обеспечения обучающих программ при профессиональной подготовке студентов математических специальностей;
разработать комплекс компьютерных обучающих программ для повышения качества математической подготовки студентов в вузе;
провести экспериментальное исследование эффективности педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-мачематиков.
Для решения поставленных выше задач в процессе исследования был использован следующий комплекс методов:
- теоретические методы исследования: анализ научно-методической,
психолого-педагогической и сі гениальной литературы по проблеме
исследования, материалов по информатизации образования с целью выявления
современных особенностей и тенденций использования компьютерных средств
обучения в математическом образовании; изучение государственных
образовательных стандартов, рабочих программ, учебных пособий,
методических материалов по методам оптимизации;
- эмпирические методы исследования: наблюдение за ходом образовательного
процесса, за деятельностью студентов; анкетирование, тестирование студентов;
констатирующий и формирующий эксперименты;
- статистические методы: количественная и качественная обработка
результатов педагогических исследований методами математической
статистики.
Опытно-экспериментальной базой исследования является ГОУ ВПО «Марийский государственный университет». Исследованием было охвачено 197 студентов специальностей «Математика» и «Прикладная математика и информатика» физико-математического факультета. Исследовательская работа проводилась с сентября 2003 по июнь 2007 года в несколько этапов.
Первый этап - поисково-теоретический (2003-2004 гг.). На данном этапе анализировались теоретические источники с целью установления степени научной разработанности проблемы исследования, изучались вопросы совершенствования математической подготовки студентов на основе информационных технологий, определялись научно-теоретические подходы и общая концепция исследования, формировались рабочая гипотеза и задачи исследования.
Второй этап - экспериментальный (2004-2006гг,), В ходе его проведения осуществлялось уточнение рабочей гипотезы, целей, задач исследования. Проведенный констатирующий эксперимент способствовал обоснованию актуальности исследуемой проблемы, определению условий повышения качества профессиональной подготовки студентов физико-математического факультета на основе использования компьютерных средств обучения. Формирующий эксперимент позволил проверить степень влияния педагогических условий реализации комплекса компьютерных обучающих программ на повышение качества математической подготовки студентов вузов.
Третий этап - обобщающий (2006-2007гг). На этом этапе проанализированы и обобщены полученные результаты, сформулированы педагогические условия, основные теоретические и экспериментальные выводы и практические рекомендации, полученные результаты оформлены в виде диссертационной работы.
Научная новизна исследования заключается в следующем: 1) выявлены, теоретически и экспериментально обоснованы педагогические условия реализации компьютерных обучающих проірамм в вузе по математическим дисциплинам: применение психолого-педагогических
теорий усвоения знаний, структурирование учебного материала, формирование межпредметных связей, управление процессом обучения, использование интерактивной компьютерной графики, организация исследовательской деятельности студентов на математических моделях;
создана авторская модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математике, спроектированная с учетом выявленных педагогических условий;
разработан комплекс компьютерных обучающих программ, позволяющий формировать логико-алгоритмическое мышление и повышать уровень познавательной активности обучаемых, способствующий индивидуализации учебного процесса и обеспечивающий высокую мотивацию образовательной деятельности.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что его результаты вносят определенный вклад в теорию и методик)' профессионального образования. В работе доказана возможность применения компьютерных средств обучения для совершенствования профессиональной подготовки студентов математических специальностей; определено содержание и разработана модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам в высшем учебном заведении.
Практическая значимость работы. Предложенная методика исследования и реализованный набор инструментальных средств и графических компонентов представляют теоретическую и практическую базу для создания компьютерных обучающих программ по естественнонаучным дисциплинам. На основе разработанного педагогического обеспечения спроектирован комплекс компьютерных обучающих программ по численным методам оптимизации, который внедрен в учебный процесс ГОУ ВПО «Марийский государственный университет» по дисциплине «Методы оптимизации» для студентов физико-математического факультета специальностей 010200-Прикладная математика и информатика и 010100 - Математика. На базе предложенных моделей разработаны обучающие программы для изучения курсов «Исследование
операций», «Дифференциальные уравнения», «Математический анализ», «Аналитическая геометрия», «Линейная алгебра» и «Математическая логика».
Учебные модули комплекса компьютерных обучающих программ по методам оптимизации включены в web-базирующуюся образовательную среду ActiveMath (), разрабатываемую в Немецком Центре Искусственного Интеллекта при университете Саарорюкена (Германия) в рамках проекта LeActiveMath () программы FP6-IST Европейского Союза.
На защиту выносятся следующие положения.
Педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подштовки студентов-математиков включают: применение психолого-педагогических теорий усвоения знаний, структурирование учебного материала, формирование межпредметных связей, управление процессом обучения, использование интерактивной компьютерной графики, организацию исследовательской деятельности студентов ш математических моделях.
Эффективным фактором повышения качества математической подготовки студентов и активизации самостоятельной работы является внедрение компьютерных средств обучения в учебно-педагогический процесс высшего учебного заведения. В связи с этим разработана авторская модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам.
Реализация разработанного комплекса компьютерных обучающих программ позволяет совершенствовать профессиональную подготовку студентов-математиков, формируя у них логико-алгоритмическое мышление и повышая уровень познавательной активности, способствуя индивидуализации учебного процесса и обеспечивая высокую мотивацию образовательной деятельности.
Достоверность и обоснованность научных результатов исследования обеспечиваются совокупностью его методологических и теоретических
положений, связанных с концептуальными позициями информатизации высшего образования, позволивших наметить научные подходы к исследованию проблемы и доказать выдвинутую гипотезу; применением комплекса методов исследования, адекватных его предмету, задачам и логике; последовательным проведением этапов педагогического эксперимента; репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных; использованием математического аппарата для оценки результатов исследования.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях:
II Международной научно-практической конференции «Университеты и общество. Сотрудничество университетов в XXI веке» (Москва, 2003 г.);
Российской конференции «Дискретный анализ и исследование операций» (Новосибирск, 2004 г.);
XI Всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.);
Международных научно-методических конференциях «Новые образовательные технологии в вузе» (Екатеринбург, 2004, 2005 гг.);
научно-практических конференциях «Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании» (Йошкар-Ола, 2004,2005,2006 гг.);
Международной научной конференции «Исследование операций 2005» (Бремен, Германия, 2005 г.);
1-ой Международной конференции «Системный анализ и информационные технологии» (Переславль-Залесский, 2005г.);
Всероссийских научных конференциях «Научный сервис в сети Интернет: технологии распределенных вычислений» (Новороссийск, 2004,2005 гг.);
Международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Кемерово,
2006 г.);
Всероссийских конференциях «Проблемы оптимизации и экономические приложения» (Омск, 2003,2006 гг,);
II Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» (Москва, 2006 г.);
13-ой Всероссийской конференции «Математическое программирование и приложения» (Екатеринбург, 2007 г.);
Международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании» (Екатеринбург, 2007 г.).
Полученные результаты работы обсуждались на научных семинарах в Марийском государственном университете. Марийском государственном техническом университете, Казанском государственном университете, Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова., Немецком Центре Искусственного Интеллекта Саарландского университета (Германия).
Часть исследований, представленных в диссертационной работе, выполнялась в рамках научных грантов «Михаил Ломоносов» Немецкой службы академических обменов, проекта по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» Министерства образования и пауки Российской Федерации; граріта Президента Республики Марий Эл.
Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликовано 27 работ, в том числе 1 публикация в зарубежном издании, 1 учебное пособие (с грифом УМС по прикладной математике и информатике УМО по классическому университетскому образованию).
Структура диссертационной работы определяется постановкой проблемы исследования и включает в себя введение, две главы (теоретическую и экспериментальную), заключение, библиографический список используемой литературы и приложения.
Современное состояние проблемы использования компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в вузе
В соответствии с Национальной доктриной образования в Российской Федерации главными стратегическими направлениями формирования перспективной системы образования должны быть:
- фундамеитолизация образования как основа повышения его качества;
- опережающий характер системы образования, ее нацеленность на проблемы будущей постиндустриальной цивилизации и развитие творческих способностей человека;
- открытость системы образования для обеспечения существенно большей доступности к ней всего населения за счет широкого использования информационных технологий (ИТ) и дистанционного обучения на основе компьютерных телекоммуникаций.
Требования к подготовке будущего специалиста закреплены в Государственном образовательном стандарте высшего лрофессионального образования. В частности, выпускник вуза должен:
- владеть знаниями основ общетеоретических дисциплин в объеме, необходимом для решения профессиональных задач;
- знать основные направления и перспективы развития будущей сферы деятельности по специальности.
Эти требования должны быть учтены при осуществлении всех видов профессиональной подготовки студентов, в том числе и математической.
В настоящее время во многих областях научных знаний, и в первую очередь, в математике и ее приложениях, появились новые подходы, сформировались новые объекты изучения, возникли новые проблемы и задачи. Международные образовательные учреждения разрабатывают новые направления деятельности для создания условий перехода на информационные технологии: создание современной национальной информационной среды и интеграция в нее учреждений образования; создание на базе ИГ единой системы дистанционного образования в России; участие России в международных программах, связанных с ИТ в образовании. Для включения России в мировую образовательную систему необходимо создать учебным заведениям условия для использования глобальной сети Internet, считающейся моделью коммуникации в условиях глобального информационного общества.
Актуальной становится проблема организации целостного учебного процесса, ориентированного на использование информационных технологий обучения. Современные ученые (В.В. Рубцов, В.В. Давыдов и др.) указывают на следующие основные тенденции в ее решении [79]:
1. Научное обоснование педагогических технологий нового типа, разрабатываемых на базе средств электронно-вычислительной техники.
2. Формирование двух основных и наиболее перспективных подходов к решению проблемы использования компьютеров в обучении:
- компьютерная реализация предметно-ориентированных учебных сред, обеспечивающих развернутое моделирование содержания объектов усвоения;
- создание моделей совместной и индивидуальной деятельности, опирающихся на процессы коммуникации и широкое взаимодействие преподавателя и студентов.
Изучению вопроса применения информационных технологий в образовании посвящены исследования ряда отечественных ученых [13], [80], [81], [91], [111], [142], [157], среди которых Ю.С. Брановский, АЛ. Нршов, В.Р, Майер, Е.И. Машбиц, И. В. Роберт и др.
Так, Ю.С. Брановский выделяет следующие основные направления использования информационных технологий вобучении [14]:
- непрерывность применения средств информационных технологий в течение всего периода обучения, всесторонний охват учебного процесса;
- обучение навыкам решения задач на компьютере посредством построения математических, компьютерных н информационных моделей, с использованием современного прикладного программного обеспечения, интегрированных пакетов прикладных проірамм;
- внедрение методов активного обучения, формирующих навыки принятия индивидуальных и коллективных решений на основе анализа альтернативных вариантов;
- разработка информационных технологий на базе принципов развивающего обучения с учетом психолого-педагогических основ компьютеризации обучения;
- разработка авторских компьютерных средств с помощью современного программного обеспечения;
- разработка педагогического мониторинга с использованием информационных технологий.
class2 ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА ПО РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕПТОВ-МАТЕМАТИКОЯ class2
Педагогические условия реализации экспериментальной программы
Целью данного раздела является описание педагогического эксперимента, в ходе которого осуществлялась проверка эффективности выделенных педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ для совершенствования профессиональной подготовки студентов-математиков.
Мы предполагаем, что процесс математической подготовки студентов с использованием компьютерных средств обучения будет более эффективным, если обучающие программы будут реализованы с учетом педагогических условии, указанных в начале раздела 2.1.
Рассмотрим методику реализации педагогических условий на примере комплекса компьютерных обучающих программ. Из всей программы профессиональной подготовки студентов математических специальностей дисциплина «Методы оптимизации» выбрана не случайно. Этот выбор объясняется не только соответствующей специализацией автора исследования, но и рядом объективных обстоятельств.
Методы оптимизации находят все более широкое применение в науке и технике. К ним обращаются инженеры-конструкторы, разработчики систем автоматизированного проектирования, создатели систем управления, экономисты, физики-экспериментаторы, занимающиеся обработкой наблюдений, специалисты в области исследования операций и многие другие. Обширные приложения способстзуют бурному развитию вы числите] J ьных методов оптимизации, созданию новых разнообразных направлений исследований. В работе Евтушенко Ю.Г. отмечается, что «по мере развития меюдов оптимизации, более глубокого понимания сущности управляемых процессов роль оптимизационных блоков будет, естественно, возрастать. Управления, получаемые в результате численного решения оптимизационных задач, из вспомогательной информации, помогающей принимать решения, будут все более превращаться в основу для принятия решений» [34].
В процессе обучения методам оптимизации возникает ряд проблем. Среди основных причин, затрудняющих обучение, можно выделить следующие: сложность предмета, абстрактность и формализм ряда понятий, несовершенство технологий преподавания и организации самостоятельной работы студентов, отсутствие достаточного методического обеспечения курса. Кроме того, представляется особенно важным установить более тесную взаимосвязь теоретического содержания математического образования с практикой применения студентами приобретаемых математических знаний.
Учебный процесс в вузе показывает, что эти проблемы можно решить с использованием компьютерных обучающих программ.
Необходимость компьютерной технологии обучения методам оптимизации вызвана, прежде всего, трудоемкостью вычислений при решении даже небольших задач, выполнении типовых расчетных заданий. Использование компьютера как инструмента учебной деятельности дает возможность переосмыслить организационные подходы к изучению многих вопросов методов оптимизации, усилить экспериментальную и исследовательскую работу студентов, приблизить процесс обучения к реальному процессу познания.
Таким образом, необходимо уделить особое внимание обучению методам оптимизации в профессиональной подготовке студентов математических специальностей. В связи с этим актуально рассматривать вопросы педагогических условий реализации таких программных средств как компьютерные обучающие программы по методам оптимизации для их эффективного внедрения в учебный процесс.
Раскроем содержание выявленных педагогических условий на примере комплекса компьютерных обучающих программ по вышеуказанной дисциплине.
Эффективность и практическая значимость реализованного комплекса компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов по математическим дисциплинам
В связи с мировой концепцией непрерывного образования и все возрастающим спросом на специалистов различных областей знаний, высшие учебные заведения вынуждены расширять номенклатуру специальностей и переходить на новые для себя формы обучения, что безусловно приводит к таким организационным проблемам, как распределение аудиторного фонда и оптимизация графиков учебного процесса студентов всех специальностей и форм обучения.
Для разрешения указанных проблем в последнее десятилетие благодаря усилиям государственных и коммерческих организаций и университетов многих стран мира было создано огромное количество разнообразных образовательных компьютерных программ и сред для широкого круга дисциплин. Несмотря на это, компьютеризированный учебный процесс и дистанционное обучение наследуют, как правило, методы и приемы традиционной «книжной» формы образования. Такой подход не позволяет использовать в полной мерс уникальные обучающие возможности компьютеров. Авторы интерактивной обучающей системы ActiveMath попытались создать компьютерную среду, которая помогла бы вовлечь студентов в процесс изучения математики и смежных дисциплин.
ActiveMath - web-базирующаяся, обучающая среда по математике, разрабатываемая в Немецком центре искусственного интеллекта (Университет Саарбрюкена, Германия, http://www.activemath.org) в рамках проекта LeActiveMath (http://www.leactivemath.org) программы FP6-IST Европейского Союза [158], [159].
При участии автора в рамках совместных исследований с группой ActiveMath (2003-2005 гг.) и научного гранта «Михаил Ломоносов» между Немецкой службой академических обменов и Министерством образования и обучаемого, а также вспомогательный учебный инструментарий для преподавателей и сіудентон. Многоуровневая структура и гибкий формат большинства обучающих компонентов позволяет преподавателю регулировать уровень сложности в зависимости от педагогических задач и подготовки студентов.
В основе ActiveMath лежит проблемно-ориентированный подход к обучению с целью стимулирования интереса студентов к изучаемому предмету, активизации учебного процесса и повышения его эффективности. Ядром системы являются интерактивные моделирующие программы, которые позволяют студентам исследовать в виртуальном режиме математические объекты, процессы и ситуации, знакомые им из повседневной жизни или связанные с их будущей профессиональной деятельностью.
Сегодня одним из наиболее значительных факторов, препятствующих мобильности студентов и преподавателей, является недостаточный уровень владения иностранными языками. Среда ActiveMath может динамически предоставлять интерактивный материал курса методов оптимизации на нескольких языках, в том числе на русском и английском, что даст возможность адаптации к изучению математики на иностранном языке и содействует научной и учебной активности студентов и технического персонала. В настоящее время система поддерживает и имеет математические курсы на шести языках: английском, немецком, французском, русском, испанском и китайском.
В контексте одной из задач Болонского процесса ошечасіся необходимость использования инновационных методов преподавания с учетом информационных технологий. Также одной из особенностей обучающей среды ActiveMath является возможность формирования математических курсов в зависимости от учебной программы любого университета как в России так и в Европейских странах. А генерация педагогического сценария в зависимости от года обучения, ступени подготовки специалистов (бакалавр, магистр) в рамках единого обучающего курса позволяет студенту легче адаптироваться к учебному процессу в другом университете. Построение алгоритма подсчета кредитов по принятым стандартам европейской системы зачетного перевода позволит автоматизировать работу преподавателя, студенту же предоставить объективную единую оценку его знаний и, как следствие, будет средством увеличения студенческой мобильности.
Использование комплекса компьютерных обучающих программ по методам оптимизации в учебном процессе на физико-математическом факультете ГОУВПО «Марийской государственный университет» на специальностях 010200 - «Прикладная математика и информатика» и 010100 -«Математика» подтверждает, что разработанный комплекс является эффективным средством повышения качества математической подготовки студентов, индивидуализации процесса обучения и активизации самостоятельной деятельности студентов, а также оказывает существенную помощь в работе преподавателя. Одним из достоинств обучающих программ является достижение высокой степени наглядности за счет интерактивной графики. Кроме того, программный комплекс обеспечивает оптимальную для каждого конкретного пользователя последовательность работы над дисциплиной, состоящую в изучении алгоритмов, разборе примеров, отработке навыков решения типовых задач, проведении самостоятельных исследований, возможности самоконтроля качества приобретенных знаний.
